Ny type brændselsceller kan give brinten baghjul
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Ny type brændselsceller kan give brinten baghjul

Succesfuld udvikling af en såkaldt højtemperatur PEM-brændselscelle kan være starten til, at båndet mellem brændselsceller og brint løsnes, og at elproducerende brændselsceller i stedet kan komme til at køre på nemmere håndterbare brændsler som methanol (træsprit) eller natur-/biogas.

Det er brændsler, som kan fremstilles kemisk af både fossile og vedvarende energiråvarer - og som kan skubbe brændselscellerne længere ind på energiscenen. Både i transportsektoren, til diverse nicheformål og til mikrokraftvarme.

Udviklingen af de nye højtemperatur PEM-celler, som kan tåle mere 'urene brændsler', er foregået siden midt i 1990'erne i Tyskland og i Danmark - og er koncentreret omkring professor Niels Bjerrums gruppe på Risø DTU og Søren Knudsen Kiær på Aalborg Universitet.

Men ikke mindst takket være spin-off firmaet Serenergy fra Hobro er højtemperaturcellen nu blevet introduceret i transportsektoren i et demonstrationsprojekt med en hybrid-elbil med batteri og en brændselscelle, som blev forsynet fra en tank med methanol.

Et paradigmeskift

»Vi ser PEM-højtemperaturcellen som et paradigmeskift inden for PEM-teknologien, hvor det nu bliver muligt at skifte brint ud med methanol, som i vores øjne er den ideelle brintbærer. Methanol er flydende, billig og nem af producere af mange forskellige kilder og har en høj virkningsgrad, cirka 50 pct., i vores type brændselscellesystemer,« siger salgschef Per Sune Koustrup fra Serenergy.

Traditionelt har den danske forskningsindsats koncentreret sig om to brændselscellekoncepter. Lavtemperatur PEM-celler, som arbejder ved cirka 100 °C og med virkningsgrader omkring 40-60 procent, og SOFC, der kører ved temperaturer på 750 °C, når el-virkningsgrader på 65 procent og egner sig bedst til lidt større kraftværker. Forskellen ligger i materialevalg til cellemembranen og i systemdesign omkring selve cellerne.

PEM-celler er klart den type brændselsceller, som er længst fremme rent kommercielt. De kan starte hurtigt og anvendes allerede i dag til strømforsyning til nødstrømsanlæg, ligesom det er PEM-celler, som bilindustrien indtil videre arbejder med. Men PEM-cellen kræver meget ren brint som brændsel, og det kræver særlig lagrings-teknologi og en ny og dyr infrastruktur, hvis cellerne skal anvendes i transportsektoren.

Professor Niels Bjerrum fra DTU Kemi forklarer, at de nye højtemperatur PEM-brændselsceller (HT-PEM), der arbejder ved 150-200 °C, kører lidt mindre effektivt på methanol end på brint, fordi methanol først skal reformeres til brint - hvilket sker internt i cellen:

»Men når det gælder transportsektoren, så tror jeg helt sikkert på, at HT-PEM-cellen har fremtiden for sig som såkaldt range-extender til en elbil, hvor brændselscellen kan oplade batteriet ved længere køreture. Og den lidt lavere effektivitet kan nemt opvejes af lavere udgifter til lagertank og infrastruktur,« siger han. Han tilføjer, at bilindustrien dog indtil videre har været noget afventende over for brændselscelleteknologien.

Ind i mikrokraftværkerne

Også i forskningsstøttesystemet har man fået øjnene op for den nye brændselscelletype. I 2009 fik et konsortium under ledelse af DTU Kemi 25 mio. kr. fra Energinet.dk til videre udvikling af HT-PEM-cellerne til stationære formål. Partnere i konsortiet er brændselscelleudviklerne Danish Power Systems og IRD samt Dantherm Power. Og før jul fik Serenergy med flere 8,4 mio. kr. fra EUDP-programmet til at udvikle et samlet system, hvor en HT-PEM-celle og en batteri-pakke i en elbil kan øge rækkevidden til 600 km pr. opladning, som kun må vare 1 minut.

Hos Energinet.dk forklarer sektionsleder for energi og miljø, Kim Behnke, at man finder HT-PEM-cellerne meget interessante som mikro-kraftværker i folks hjem:

»HT-PEM-cellerne vil kunne køre på naturgas, hvilket gør dem brugbare som mikrokraftværker i de områder, hvor der allerede er naturgas. Og set ud fra en system-betragtning vil det være meget interessant, at måske 300.000 små elproducenter kan gå ind og supplere med strøm, når vindmøllerne ikke kører,« siger han.

Og så tilføjer han, at det jo også tæller, at HT-PEM er en teknologi, hvor Danmark er rigtig langt, om ikke længst, fremme.

Brinten bliver

Brændselscelle-veteranen i Svendborg, IRD, udvikler og producerer PEM-celler og en såkaldt direkte methanol-celle (DMFC), som kører på methanol uden reformering. Den er ifølge IRD lige så effektiv som HT-PEM-celler på methanol, men retter sig mod andre markeder, fordi den kører ved 60-70 °C.

Forskningschef Sten Yde Andersen fra IRD er dog meget enig i, at der er store perspektiver i HT-PEM og i at kunne anvende methanol som brændstof til brændselscellerne i mobile enheder, men han tror bestemt ikke, at brinten er på vej ud:

»Til biler tror jeg, at brint og lavtemperatur PEM-cellerne holder ved. Flere bilfabrikker er rimeligt langt med forskellige typer tryk-tanke og så er brændselsceller på brint altså mere effektive end dem på methanol,« siger han.

Methanol forenkler

Som aftager af brændselsceller følger Dantherm Power med i forsknings- og udviklingsprojekterne omkring højtemperatur PEM ud fra en komponentvinkel, idet virksomheden arbejder med at bygge for eksempel nødstrømsanlæg med brændselsceller i.

Forretnings- og udviklingsdirektør Per Balslev fra Dantherm Power er meget begejstret for udsigten til en brændselscelle, som ikke kræver et ultrarent brændsel. Derved undgår man nogle renseprocesser og kan opbygge simplere og dermed billigere brændselscellesystemer, hvilket vil øge teknologiens potentiale betydeligt:

»Til gengæld vurderer vi, at levetiden endnu ikke er noget at prale af for HT-PEM-cellerne. De ligger sådan cirka på en tiendedel af, hvad PEM-cellerne kan præstere, så der er et stykke vej endnu,« siger Per Balslev.

Administrerende direktør Anders Korsgaard fra Serenergy erkender, at man i dag endnu ikke er oppe på driftstimer som for lavtemperatur PEM-cellerne:

»Vi sigter på en levetid på 5.000-10.000 timer, da markedet allerede er enormt med disse levetider. Og så satser vi i første omgang mere på at gøre cellerne billigere og skifte dem ud end på at bruge mange kræfter på at forlænge levetiden,« siger han.

Fakta: Brændselsceller omsætter kemisk energi til strøm

En brændselscelle bliver ofte kaldt et kemisk batteri, fordi det omsætter kemisk energi direkte til strøm.

Fordelen ved brændselsceller er, at denne omdannelse sker med stor effektivitet, med lave emissioner, ved et lavt støjniveau og at teknologien er modulær. Det vil sige, at effektiviteten er ens uanset brændselscellens størrelse. På de mest effektive er el-virkningsgraden oppe på 65 procent, hvilket er langt over, hvad der kan opnås i selv de mest effektive store kraftværker.

Der findes en lang række forskellige brændselscelletyper, men generelt kan man sige, at jo højere temperatur en brændselscelle arbejder ved, jo mindre kræsen er den med brændslet:

Lavtemperatur PEM-brændselsceller arbejder ved under 100 °C. De skal have ren brint og har virkningsgrader på 40-60 pct. En variant af lavtemperatur-cellen er direkte methanol-cellen (DMFC), som kan bruge methanol.

Højtemperatur PEM-brændselsceller arbejder ved cirka 200 °C og kan anvende naturgas samt methanol, hvor der internt i systemet skal ske en lettere reformering af brændstoffet.

SOFC-brændselsceller arbejder ved op til 750 °C og kan anvende naturgas, diesel og biobrændstoffer. Elvirkningsgrad ligger på omkring 65 procent.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten